工事報告

グラウト充てん不足を有する PC 橋の長寿命化— 亜硝酸リチウム水溶液を用いた新技術の適用 —
鴨谷知繁＊1・岡林秀勝＊2・飯塚崇史＊3・飯田明弘＊4

現在，高度成長期に整備されたインフラの急速な老朽化に対し，戦略的な維持管理・更新を実施するための取組の一つとして，スピード感をもって新技術の活用を促進することが提言されている。既設 PC 橋についても，長寿命化を実現する合理的な維持管理手法の確立にむけてさまざまな取組がなされているが，雨水や凍結防止剤を含んだ融雪水等がグラウト充てん不足部に侵入し，PC 鋼材に腐食が生じた場合の対策はいまだ十分に確立されているとはいい難い。
このような背景の下，著者らはシース内に塩化物イオンが残留し，従来の対策では補修後の再劣化の可能性が懸念される場
合でも，亜硝酸リチウム水溶液の注入により PC 鋼材の腐食の進行を抑制し，長期的な耐久性を確保することを可能にする新技術「リパッシブ工法」を開発した。本稿は，グラウト充てん不足が確認された橋齢 42 年の既設 PC 橋の長寿命化工事において，本新技術が適用された事例について報告するものである。
キーワード：グラウト充てん不足，グラウト再注入，亜硝酸リチウム水溶液，新技術記す）を開発した。本稿は，グラウト充てん不足が確認さ

1．は じ め にれた橋齢 42 年の既設 PC 橋の長寿命化工事において新技術が適用された事例について報告するものである。

現在，高度成長期に整備されたインフラの急速な老朽化に対し，戦略的な維持管理・更新を実施することが社会的2．対象橋梁の概要命題となっている。国土交通省 1 ）では平成 25 年 1 月に国土交通大臣を議長とする「社会資本の老朽化対策会議」が対象橋梁は，橋齢 42 年のポストテンション方式単純設置され，同年を「社会資本のメンテナンス元年」とし，PCT 桁橋の宍原橋（以下，本橋）である。図 - 1 に示す

老朽化対策に重点的に取り組むことが明示された。そしよ う に 桁 長 20.6 m， 幅 員 10.3 m， 主 桁 本 数 6 本， 桁 高て，その取組の一つとして，公共事業における新技術の活1.1 m の橋梁であり，主ケーブルとして 1 主桁あたり 6 本用をスピード感をもって促進することが提言されている 。の 12φ7 mm が配置され，このうち 3 本は上床版に定着部2）を配置した上縁定着ケーブルとなっている。

重要な社会資本の一つとして道路橋があり，15 m 以上の道路橋のうち，約 4 割を占めるプレストレストコンクリ

断 面 図ート橋（以下，既設 PC 橋）についても例外なく老朽化が2 300進行している。現在，長寿命化修繕計画の策定や見直しな750どが行われ，予防保全型にシフトした合理的な維持管理により長寿命化を実現するためのさまざまな取組が実施され

歩 道 部ているところである。

5 150
2@1 760＝3 520

C.L.
880

車 道 部

既設 PC 橋に関する重要な課題の一つとしてあげられて1 100いるのが，ポストテンション方式の既設 PC 橋におけるグラウト充てん不足 3 ） である。これらは建設当時の使用材料や施工方法の未熟により生じたと考えられ，そこに雨水や凍結防止剤を含んだ融雪水等が侵入した場合には，PC10 300下を引き起こすことが知られている。
このような背景の下，著者らは PC 鋼材に腐食が生じ，その内部に塩化物イオンが残留している場合でも，PC 鋼

図- 1

材の腐食の進行を抑制し長期的な耐久性を確保することを（上：断面図可能にする新技術「リパッシブ工法 」（以下，新技術と5）

Tomoshige KAMOTANI：㈱ ピーエス三菱 技術本部 技術部 開発メンテナンスグループ
Hidekatsu OKABAYASHI：㈱ ピーエス三菱 名古屋支店 土木工事部＊3
Takafumi IIZUKA：五光建設 ㈱ 土木事業部＊4
Akihiro IIDA：国土交通省 中部地方整備局 静岡国道事務所 管理第二課 専門官＊1＊2

Vol.56, No.1, Jan. 2014

C.L.
1 100鋼材に腐食や破断 4 ） が生じ，橋梁の健全性や信頼性の低17対象橋梁の概要図下：主ケーブル配置図）

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過年度の点検で，写真 - 1 に示すようにウェブ側面のる。
③ LiNO2 を添加した補修材を充てんすることで，錆層内主ケーブルに沿ったひび割れや，下フランジ側面のひび割れ，エフロレッセンスおよび錆汁が確認され，その後の調に浸入した LiNO2 のグラウト中への逆拡散を防止し，査で主ケーブルの一部にグラウト充てん不足と PC 鋼材の腐食抑制効果を長期間維持することができる。

腐食が確認された．そのため補修には腐食した PC 鋼材に④ 補修材の充てん度を施工時にモニタリングでき，良好対する腐食抑制効果の高い新技術が適用された。以下，新な充てん度を確保できる。

技術の概要と本橋における施工内容について記述する。

4．新技術の施工内容
4.1

主ケーブルに沿ったひび割れ（ウェブ側面）

事前調査工

事前調査工では，RC レーダーを用いて主ケーブルの位置出しとかぶりの測定を行った。続いて行う予備削孔（φ25 mm）は削孔作業中の PC 鋼材の損傷を防ぐため，ドリル先端が鋼製シースに接触すると短絡して動作が停止する機能を有するドラムコードとハンマドリルを用いて行った。シースを破った後，CCD カメラでシース内部を撮影し，グラウト充てん不足が確認された箇所については，予備削孔にスケールを挿入して直接かぶりを確認したうえ

ひび割れ，エフロレッセンス
錆汁（下フランジ側面）

で，PC 鋼材に損傷を与えないようにφ80 mm のコア孔を設け，PC 鋼材を露出させた。コア孔からシース内部を目写真 - 1

本橋の変状視したところ，一部の PC 鋼材に発錆が確認された。
既設 PC 橋においては，PC 鋼材が構造安全性を確保するための重要な部材であり，また一度グラウト再注入を行

3．新技術の概要
3.1

うとその後の再補修は非常に困難となる。そのため長寿命新技術の施工フロー化を目指した補修を行う場合，確実に劣化の進行を抑制

新技術の施工フローを図 - 2 に示す。新技術は，次節し，補修後の再劣化を生じさせないことが重要である。そで詳述するように，① 事前調査工，② 通気確認工，③ 注

こで，本橋における PC 鋼材の腐食の原因が塩化物イオン入準備工，④ 亜硝酸リチウム（以下，LiNO2）注入工，かどうか判断するため，精製水を染みこませた綿棒で露出⑤ LiNO2 添加補修材充てん工，⑥ あと処理工の 6 工種かした PC 鋼材の表面錆を数度拭き取り，これを少量の水に溶出させたものを検水として，市販の簡易水質検査キット

らなる。

（低濃度品）を用いて調査を行った。本キットの検査チュ① 事前調査工ーブは，塩化物イオンが検出されない場合には黄色，検出された場合には，塩化物イオン濃度が高くなるほど，橙色② 通気確認工や赤色に呈色する。本橋の場合，写真 - 2 に示すように橙～赤色に呈色しており，PC 鋼材の腐食の原因は塩化物③ 注入準備工

イオンと判断されると同時に，発生した錆層内部にも塩化④ LiNO2 水溶液注入工物イオンが存在していることが容易に想定された。

⑤ LiNO2 添加補修材充てん工

腐食した PC 鋼材⑥ あと処理工図- 23.2

新技術の施工フロー

新技術の特長低濃度：黄高濃度：橙・赤

新技術の特長として以下があげられる。
① 後述する自然流下方式とエアリフト方式の併用により色見本注入した防錆剤の一種である LiNO2 水溶液が，グラウトが充てんされないような錆層内，PC 鋼線間の小間隙およびブリーディングにより生じた PC 鋼材とグラウト検査チューブ（橙〜赤色に呈色した）との隙間などに浸入し，PC 鋼材の表面錆層内部に塩化物イオンが含まれている場合でも PC 鋼材を再不動態化

写真 - 2

し，腐食の進行を抑制することができる。

PC 鋼材表面錆層の塩化物イオン調査② 再不動態化は，施工時のモニタリングにより確認でき18

プレストレストコンクリート

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塩化物イオンの拭き取り調査はコア削孔位置のみでグラウト充てん不足部全長に渡り実施したものではなく，塩化強力布テープ物イオンがさらに高濃度に侵入している可能性が考えられた。そこで本橋においては，十分な LiNO2 を供給し確実に腐食の進行を抑制するため，後述の LiNO2 水溶液注入工では，LiNO2 添加補修材に添加したのと同じ専用の 40％濃度品を使用した。
4.2通気確認工

通気確認工は，LiNO2 水溶液が注入施工中にひび割れから外部に漏出するのを避けることを第一の目的として行う工種である。LiNO2 水溶液は，劇毒物に指定されてはいな
写真 - 4いものの河川等に大量に漏出すると水質汚濁 6 ） の可能性

漏水防止処理実施状況がある化学薬品であり，本橋のようにシースに沿ったひび割れの発生が推定される既設 PC 橋の場合では非常に重要の通気の有無はグラウト充てん不足部上端部におけるな工種となる。

LiNO2 添加補修材の充てん度に影響を与える 7 ） ことが知通気確認工の実施状況を写真 - 3 に示す。コア孔部にられている。漏水防止処理後も所定の真空度には至らなか取り外しが可能な専用の通気確認用密閉キャップを設置ったことから，わずかに定着部背面の通気が存在することし，これに真空計，粉塵回収容器，真空ポンプをグラウトが推察されるとともに，本橋のグラウト充てん不足部は外ホースを介して接続し，バルブ開閉前後の真空度を計測し環境からシース内部へ塩化物イオンが侵入しやすい状態にた。真空ポンプによる減圧を行っても所定の真空度が得らあったものと考えれられた。

れない場合は，シースに沿ったひび割れ等から漏気が生じ4.3ていることが考えられ，その漏気音を検知して水溶液が漏注入準備工では，LINO2 水溶液が足場外部に漏出するこ出する可能性のある箇所を特定し，写真 - 4 に示すようとを確実に防止するため，写真 - 5 に示すように足場全に強力布テープによる漏水防止処理を行った。

面への透明シート敷設に加え，下フランジ直下へのロール

さらに本橋では，定着部から背面の保護コンクリートに注入準備工状高分子ポリマー吸水シートの敷設と，バケツやプラ舟の向けた通気の有無を確認するため，ウェブや下フランジの準備による漏水防止養生を実施した。

漏水防止処理を行った後，再度真空度の確認を行った。こ次に，コア孔からグラウト充てん不足部端部にむけて，排気や充てん確認に使用する内径 2.0 mm の高弾性チューブを挿入した。写真 - 6 に示すように既往の施工 8 ） と同

真空計

透明シート

通気確認用
密閉キャップ

真空計

粉塵回収容器

高分子ポリマー吸水シート

真空ポンプ

写真 - 3Vol.56, No.1, Jan. 2014

バケツ

通気確認工実施状況

写真 - 519

漏水防止養生

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上床版

上ハンチ

定着部背面
コンクリート注入ベッセル
液面高さの管理
LiNO2水溶液ウェブ

注入キャップ定着具

シース

グラウトホース

チューブ先端コア孔

写真 - 6高弾性チューブ※ 排気・排出後は閉塞⒜ 注入ベッセルを用いた自然流下方式

高弾性チューブ

高弾性チューブ挿入長確認状況
吸引による液面低下

様に，先端は主ケーブルの定着部近傍まで挿入されたことを確認した。また高弾性チューブの挿入長を全注入箇所で測定し，その結果を基に LINO2 水溶液と LINO2 添加補修水溶液
回収容器材の必要数量を算出した。その後，取り外しが可能で真空圧や注入圧に対する気密性と水密性を容易に確保できる専真空ポンプ用の注入キャップを用いてコア孔部を覆い，高弾性チュー

バルブ
開閉

真空計

ブの片端を外部に露出させた状態とした。
そして，腐食した PC 鋼材の再不動態化の確認に必要な⒝ 真空ポンプを用いたエアリフト方式

リード線を PC 鋼材との導通を確認した鉄筋に接続すると

図- 3

ともに，後述の LiNO2 水溶液注入工や LiNO2 添加補修材

LiNO2 水溶液の注入方法概要図

充てん工に必要な各資機材を配置した。
4.4

LiNO2 水溶液注入工

LiNO2 水溶液の注入はまず，図 - 3 ⒜ に示すような注液絡パイプ付き照合電極入ベッセルを用いた自然流下方式で行った。通気確認工で，定着部背面にわずかに通気があることが推察されたため，シース内に注入した水溶液が定着部背面から多量に漏れ出すことが無いように，注入ベッセルを，その中央部が定着部の高さと同程度となるように外桁側面に設置し，内部の液面高さを管理しながら，少量ずつ水溶液を注入した。
この間に写真 - 7 に示すように，シース内部の PC 鋼材の自然電位を照合電極とデジタルマルチメータを用いて測デジタルマルチメータ定した。測定結果例を図 - 4 に示すように，自然電位は貴に移行した後に安定した数値を示し，JIS 規格9）から判
写真 - 7

断して，PC 鋼材の再不動態化を確認した。

再不動態化モニタリング状況

その後，高弾性チューブからの排出により定着部近傍ま60
自然電位（mV，SCE）

で LiNO2 水溶液が注入されたことを確認した。高弾性チューブを閉塞した後も，注入ベッセルに少量ずつ LiNO2水溶液を注入し，注入ベッセル内の液面高さを上昇させたので，この水頭圧によって高弾性チューブ先端よりさらに上方に向かって水溶液が注入されたと推察される。
次に，図 - 3 ⒝ に示すような真空ポンプを用いたエアリフト方式による水溶液の注入を，上述の再不動態化に必要とした時間以上継続した。本方式を用いることで，シー40200‑20‑40‑60ス内の水溶液が断続的に勢いよく定着部方向へ動くため，

05101520

測定開始からの時間（分）高弾性チューブ先端より上方にある定着部近傍の PC 鋼材
図- 4へより確実に水溶液を供給することが期待できる。

20自然電位の測定結果例

プレストレストコンクリート

工事報告
自然流下方式およびエアリフト式による水溶液の注入終了後，注入キャップを取り外し，写真 - 8 に示すように水溶液注入前後の PC 鋼材の状況を比較したところ，完全ではないものの PC 鋼材の錆層の多くが除去されていた。
また，真空ポンプを用いてシース内部の水溶液を粉塵回収容器内に回収したところ，除去された錆は水溶液ともに回収され，容器底部に沈下していた。以上より，本新技術は，腐食抑制効果に優れるだけでなく，副次的に PC 鋼材の錆層等の洗浄効果を有することが確認された。この洗浄効果は主にエアリフト方式によるものと考えられる。
写真 - 9また，本工事では多重の漏水防止対策を実施すること

使用材料

セメント系小間隙充てん用補修材（左） 40 ％ LiNO2 水溶液（右）で，LiNO2 水溶液が河川等へ漏出することなく，本工種の施工を完了することができた。
水溶液注入前

水溶液注入後

写真 - 10

修正 JASS フロー試験

フロー（mm）

400

写真 - 8LiNO2 水溶液注入による洗浄効果

350
新技術の規格値

300
2502004.50LiNO2 添加補修材充てん工

123456時間（Hour）

LiNO2 添加補修材充てん工の留意点として，グラウトの図- 5付着や，PC 鋼材の腐食等によりシース内の間隙が小さく修正 JASS フロー試験結果例

補修材により閉塞しやすいことや，シース下部に除去しきれなかった水溶液が残留した状態で，補修材を充てんする可能性があることがあげられる。そこで新技術では，これ水らの課題を解決した写真 - 9 に示す専用の材料を用いている。それらは，PC グラウトにおける管理基準 10）を満足するとともに，写真 - 10 に示す修正 JASS フロー試験のフロー値が図 - 5 に示すように新技術の規格値である 250

補修材～ 350 mm を 5 ～ 6 時間程度保持し，また写真 - 11 に示す傾斜管の下部に水を入れた状態で充てんしても材料分離が生じない材料である。本補修材には実配合では約 42 kg/補修材

m3 の NO2－が添加されている。
また施工においては，小間隙やグラウト充てん不足部上

写真 - 11 L
 iNO2 添加補修材の静水中の不分離性端の充てん度を向上させるため，図 - 6 に示す注入ベッ確認試験状況

セルを用いた自然流下方式により充てんを行った。本方式

Vol.56, No.1, Jan. 201421

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LiNO2添加補修材
ヘッド圧

注入ベッセル

定着部背面
コンクリート注入ベッセル

定着具

注入キャップ

高弾性チューブ※ 排気・排出後は閉塞

図- 6

LiNO2 添加補修材の充てん方法概要図の特長は，以下の 3 点があげられる。

注入キャップ① 容易に 0.1 リットル /min 程度の低速充てんが可能とな
り，PC 鋼線間などの小間隙において残留空気と LiNO2添加補修材が置換されやすくなり充てん性の向上が期待できる。
② 内径 2 mm の高弾性チューブを定着部近傍まで挿入し，これを排気孔として使用することにより，グラウト充てん不足部端部近傍まで確実に充てんでき，同チュー高弾性チューブ

ブからの排出により充てん度をモニタリングできる。
③ グラウト充てん不足部上端より高い位置にある注入ベ

グラウトホース

ッセル内の補修材によりシース内に継続的なヘッド圧が負荷されるので，定着部背面の通気性に応じて高弾
写真 - 12性チューブ先端より上部の充てん性が向上する。

LiNO2 添加補修材の充てん状況（上）と充てん確認状況（下）LiNO2 添加補修材の充てん状況と充てん確認状況を写真- 12 に示す。注入ベッセルに注入された LiNO2 添加補修材は順次シース内に充てんされ，その後，高弾性チューブ

参考文献からの排出により定着部近傍まで充てんされたことを確認した。高弾性チューブを閉塞した後も，同補修材が硬化す

1 ） 国 土 交 通 省： 平 成 24 年 度 国 土 交 通 白 書， 第 2 部，pp-113，るまで継続してヘッド圧を加えたので，注入ベッセル内の2013.
2 ）菊川

補修材は，4.2 節で確認した定着部背面の通気により，高弾性チューブ先端よりさらに上方にに向かって補修材が充3 ）土木学会：PC 構造物の現状の問題点とその対策，2003てんされたと推察される。
4.6

滋：老朽化対策における新技術活用の取組み，NETIS プラス，Vol.5，pp.3，2013.
4 ）小林憲一，大平英生，登石清隆，羽田伸介：妙高大橋の PC ケ

後処理工ーブル破断調査と対策，橋梁と基礎，Vol45，No.9，pp.32-38，

LiNO2 添加補修材の硬化後，専用の注入キャップを取り2011.
5 ）新技術情報提供システムホームページ：リパッシブ工法，http://

外し，排気チューブを切断してポリマーセメントモルタルで断面修復を行った。

www.netis.mlit.go.jp/NetisRev/Search/NtDetail1.asp?REG_NO=KT-

5．お わ り に6 ）環 境省ホーム ペー ジ：水質汚濁 に関する環境 基準，別表 1，

本橋はグラウト充てん不足が確認された橋齢 42 年の既7 ）鴨谷知繁，青山敏幸，石井浩司，森川英典：グラウト未充てん

120108&TabType=&nt=nt
http://www.env.go.jp/kijun/wt1.html
部の密閉度とグラウト再充てん方法に関する一報告，プレスト設 PC 橋であり，外環境から侵入した塩化物イオンによっ

レストコンクリート工学会て PC 鋼材が腐食していることが確認され，錆層内にも塩第 21 回 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

pp.409-412, 2012.

化物イオンが存在している可能性が考えられた。そこで，

8 ）鴨谷知繁，蝦名崇宏，青山敏幸，森川英典：亜硝酸リチウムを従来技術による補修では，補修後の再劣化の可能性が懸念

用いた PC グラウト充てん不足部の新しい補修方法の腐食抑制
効果と実橋への適用事例，コンクリート工学，Vol.50, No.12,されたため，塩化物イオンの存在下でも PC 鋼材の腐食のpp.1084-1091, 2012.

進行を抑制することが可能な新技術を適用するに至った。

9 ）土木学会，日本規格協会：コンクリート標準示方書［基準編］

工事は無事に終了しており，本事例が他の既設 PC 橋の長JIS 規格集，pp.472-481，2007.

寿命化において参考となれば幸いである。

10）プレストレスト・コンクリート建設業協会：PC グラウト & プ

新技術リパッシブ工法の開発においては，神戸大学大学

レグラウト PC 鋼材施工マニュアル（改訂版），pp.45-75，2013

院森川英典教授に多大なる御指導と御協力をいただいた。
【2013 年 11 月 7 日受付】

ここに改めて感謝の意を表する次第である。

22

プレストレストコンクリート